はじめに
C++のポインタは、メモリ管理を理解し、効率的なプログラムを書く上で非常に重要な概念です。本記事では、ポインタの基本からスマートポインタまでを詳しく解説し、実践的なサンプルコードを通じて理解を深めます。
メモリとアドレスの基礎
メモリとは？
メモリは、プログラムが実行される際にデータを保存する領域です。メモリは巨大な配列のようなもので、各要素には一意のアドレス（メモリの位置）が割り当てられます。
変数とメモリの関係
C++では、変数を宣言すると、その変数に対応するメモリ領域が確保されます。例えば、
int a = 10;このとき、変数 a に対応するメモリ領域が確保され、そのアドレスを調べるには & 演算子を使用します。
cout << &a << endl; // 変数aのアドレスを表示sizeof 演算子で型のサイズを確認
メモリ上で各データ型がどれくらいのサイズを持つかを sizeof 演算子で調べることができます。
cout << sizeof(int32_t) << endl; // 4
cout << sizeof(int8_t) << endl; // 1これは、整数型 int32_t が 4 バイト、int8_t が 1 バイトであることを示しています。
ポインタとは？
ポインタの基本概念
ポインタとは、変数のメモリアドレスを保持する特殊な変数です。ポインタ型の変数を使うことで、メモリ操作を直接行うことができます。
ポインタの宣言と使用方法
int a = 42;
int *p = &a; // 変数aのアドレスをポインタpに格納
cout << *p << endl; // ポインタを使ってaの値を取得（42）int *p; → p は int 型のデータを指すポインタ。p = &a; → p に変数 a のアドレスを格納。*p → p が指す変数 a の値を取得。メモリ領域の種類
C++のメモリは、以下の3つの領域に分かれます。
静的領域（Static Area）
スタック領域（Stack Area）
ヒープ領域（Heap Area）
new 演算子で動的にメモリを確保。delete で手動で解放が必要。ヒープ領域の確保と解放
ヒープ領域の確保
int *p = new int; // 1つのint型の領域を確保
*p = 100;
cout << *p << endl; // 100ヒープ領域の解放
delete p; // 確保したメモリを解放配列の確保と解放
int *arr = new int[10]; // 10個分のメモリ確保
for (int i = 0; i < 10; i++) arr[i] = i;
delete[] arr; // 配列用のdelete[]スマートポインタとは？
手動の delete は危険！
手動で delete を忘れるとメモリリークが発生し、プログラムの動作が不安定になります。
スマートポインタのメリット
C++11以降では、std::unique_ptr や std::shared_ptr を使うことで、delete の必要がなくなり、安全にメモリ管理ができます。
std::unique_ptr の使い方
基本の使用方法
#include <memory>
int main() {
std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(123);
cout << *p1 << endl; // 123
}std::make_unique<int>(123); → int 型の領域を確保し、123で初期化。p1 がスコープを抜けると、自動的にメモリ解放。所有権の移動（move）
std::unique_ptr<int> p2;
p2 = std::move(p1); // p1 から p2 に所有権を移動std::shared_ptr の使い方
複数のポインタで共有
#include <memory>
int main() {
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(123);
std::shared_ptr<int> p2 = p1; // 共有
cout << *p1 << endl; // 123
cout << *p2 << endl; // 123
}p1 と p2 が同じメモリを参照。まとめ
delete はメモリリークの原因になるため、スマートポインタを活用すべき。std::unique_ptr は所有権を1つだけ持つ。std::shared_ptr は複数の所有者が存在できる。よくある質問（FAQ）
Q1. ポインタと参照の違いは？
参照 (int& ref = a;) はエイリアスで、NULL にはできません。ポインタは nullptr にでき、後から指す先を変更できます。
Q2. std::weak_ptr はどんな時に使う？
std::shared_ptr で循環参照を防ぐために使います。
ポインタを正しく使うことで、C++のメモリ管理を自在に扱えるようになります。ぜひ実践してみてください！
